簡述光刻工藝的三個主要步驟

“光刻作為半導體中的關鍵工藝，其中包括3大步驟的工藝：涂膠、曝光、顯影。三個步驟有一個異常，整個光刻工藝都需要返工處理，因此現(xiàn)場異常的處理顯得尤為關鍵”

01—光刻前處理

晶圓在光刻前需要做一些特殊處理，比如一些鍍膜后的wafer，一些工廠是要求特定時間內(nèi)完成光刻，減少在工藝外表面的污染。

另外我們知道晶圓表面有一定的表面狀態(tài)，會影響成膜的效果，可以參照文章：wafer表面的親水性和疏水性會影響什么

常見的硅片是比較容易吸附潮氣的，就是親水性，也稱為水合作用，但是對于光刻，具有干燥成疏水性的表面十分重要。上一步完成工藝之后盡快光刻，另外保持車間相對濕度低于50%。

涂膠前先進行脫水烘烤，200℃~500℃烘烤，有條件的在氮氣條件下烘烤。

常見的光刻膠一般在涂膠前還需要涂一層HMDS，HMDS的涂膠方式有很多，常用的氣相底膜涂膠，在一個密閉的腔體內(nèi)，200℃~250℃下30s完成，HMDS呈霧狀形成一層薄薄的基底膜，提高光刻膠和wafer的粘附力。

HMDS工藝結束之后，就完成了涂膠前的準備工作。

02—光刻涂膠

接下來就是涂膠，涂膠需要根據(jù)光刻膠的特性進行設定，可以參考光刻膠的說明文件：光刻膠的主要技術參數(shù)

涂膠工藝根據(jù)不同的晶圓和光刻膠，出來的效果也是很多不同，常見的幾種異常：

很多情況下多是出現(xiàn)上圖這種形狀，就是局部涂膠厚度異常，一般是偏薄，出現(xiàn)這種情況一是可能表現(xiàn)有顆粒，二是旋轉涂膠時發(fā)生異常，可以調(diào)節(jié)轉速和加速度。三是檢查一下光刻膠是否存放過期。

滴膠也分為幾種，有靜態(tài)涂膠、一般適合黏度較低的膠水，有邊旋轉邊涂膠。

靜態(tài)涂膠后，硅片先低速旋轉，光刻膠覆蓋到邊緣之后，加速到設定轉速， 一般2500~4000rpm。另外動態(tài)滴膠，100~200rpm的轉速邊轉邊滴膠。采用動態(tài)滴膠不需要很多光刻膠就能潤濕（鋪展覆蓋）整個基片表面。尤其是當光刻膠或基片本身潤濕性不好的情況下，動態(tài)滴膠尤其適用，不會產(chǎn)生針孔。滴膠之后，下一步是高速旋轉。使光刻膠層變薄達到最終要求的膜厚，這個階段的轉速一般在1500-6000轉/分，轉速的選定同樣要看光刻膠的性能（包括粘度，溶劑揮發(fā)速度，固體含量以及表面張力等）以及基片的大小。快速旋轉的時間可以從10秒到幾分鐘。勻膠的轉速以及勻膠時間往往能決定最終膠膜的厚度。

一般情況下，勻膠轉速快，時間長，膜厚就薄。影響勻膠過程的可變因素很多，這些因素在勻膠時往往相互抵銷并趨于平衡。

旋膠過程中，99%的光刻膠都會被甩掉，剩下的一層膜，通過旋轉和空氣流動，會揮發(fā)溶液，膜層變干，但是仍舊是黏黏的液體感的，此時不要碰到膜層。需要軟烘，

另外一個影響成膜質(zhì)量的因素，旋涂過程中cup內(nèi)的氣流。

很多旋涂機的cup都配有有機抽風，風力的大小會影響到成膜時光刻膠的涂覆狀態(tài)。且風力大小也直接影響膜層干的速度，因此勻膠的時候，減小基片上面的空氣的流動，以及因空氣流動引起的湍流（turbulence），或者至少保持穩(wěn)定也是十分重要的。

03—曝光

曝光相對來說工藝比較穩(wěn)定，無非就是曝光劑量的問題，時刻監(jiān)控光源的功率變化，適當縮短或者延長曝光時間。半導體光刻工藝及光刻機全解析

04—顯影

顯影工藝是比較關鍵的，不同光刻膠配合不同的顯影液，還要前烘和后烘的條件。

最普通常用的正膠顯影液是TMAH，目前0.26當量濃度的TMAH顯影液成為工藝標準。TMAH具有很強的腐蝕性。